عند اختيار جهاز استشعار متعدد المعايير لمراقبة جودة المياه، من الضروري إجراء تقييم شامل للأبعاد الأربعة الأساسية، وهي: مطابقة متطلبات المراقبة، وموثوقية أداء المعدات، وقابلية التكيف مع البيئة، وسهولة التشغيل والصيانة، وذلك لتجنب فشل المراقبة الناتج عن عدم مطابقة المعايير أو ضعف الأداء. وفيما يلي الاعتبارات الرئيسية، مرتبة حسب الأولوية:

1. الفرضية الأساسية: تحديد "متطلبات المراقبة" بوضوح ومطابقة المعلمات الرئيسية

القيمة الأساسية للمراقبة الهدف من الجهاز هو الحصول على مؤشرات جودة المياه المستهدفة بدقة. من الضروري أولاً توضيح "ما يجب قياسه ومدى دقته"، لتجنب السعي العشوائي وراء معايير متعددة وإهمال المتطلبات الأساسية:

1.1 حدد المعلمات المطلوبة بناءً على سيناريو التطبيق، واحتفظ بالمؤشرات الأساسية، بدلاً من اختيار "المعلمات الكاملة" افتراضيًا (قد تكون بعض المعلمات زائدة عن الحاجة، مما يزيد التكاليف). على سبيل المثال:

مراقبة مياه الشرب: يجب تحديد الكلور المتبقي، والعكارة، وقيمة الرقم الهيدروجيني، ودرجة حرارة الماء (تتطلب بعض السيناريوهات اختبارات إضافية للمعادن الثقيلة والكربون العضوي الكلي)؛
تربية الأحياء المائية: يجب اختيار الأكسجين المذاب (DO)، ودرجة حرارة الماء، ونيتروجين الأمونيا، وقيمة الرقم الهيدروجيني (يتطلب قياس الملوحة الإضافية لتربية الأحياء المائية في مياه البحر)؛
مياه الصرف الصناعي يجب اختيار الطلب الكيميائي للأكسجين (COD)، ونيتروجين الأمونيا، وقيمة الرقم الهيدروجيني (pH)، والمواد الصلبة العالقة (SS) (قد يلزم قياس إجمالي الفوسفور والنيتروجين لمياه الصرف الكيميائي). تنبيه: يجب إعطاء الأولوية لاختيار النماذج ذات "المعايير القابلة للتوسيع" لتجنب الحاجة إلى إعادة الشراء في حال تغير الطلب مستقبلًا.

1.2 إن التأكد من دقة المعلمات والنطاق يحدد بشكل مباشر صحة البيانات، ومن الضروري مطابقة تحمل المشهد للأخطاء:
على سبيل المثال، يجب أن تصل دقة الأكسجين المذاب في تربية الأحياء المائية إلى ± 0.1 مجم / لتر (يمكن أن يؤدي الخطأ المفرط إلى تشغيل جهاز التهوية أو عدم تشغيله)؛ يجب أن يغطي نطاق الطلب الكيميائي للأكسجين في مياه الصرف الصناعي 0-1000 مجم / لتر (تحتاج مياه الصرف الصحي عالية التركيز إلى دعم القياس بعد التخفيف، أو اختيار مستشعر عالي النطاق)؛
لتجنب "الدقة العالية التي تؤدي إلى إهدار التكلفة": على سبيل المثال، في مراقبة المياه ذات المناظر الطبيعية الخلابة، ليست هناك حاجة لمتابعة دقة الدرجة المختبرية (مثل العكارة ± 0.01NTU)، ويمكن للدرجة الصناعية ± 0.1NTU تلبية الطلب.

2. أداء المعدات: ضمان "الاستقرار طويل الأمد" والتكيف مع بيئات المياه المعقدة

غالبًا ما يتم نشر أجهزة مراقبة جودة المياه في الهواء الطلق أو في بيئات مائية قاسية (مثل مياه الصرف الصحي الملوثة للغاية ومياه البحر المالحة العالية)، ويؤثر استقرار أدائها بشكل مباشر على عمر خدمتها واستمرارية البيانات
2.1 يجب أن تكون مادة المستشعر ومادة مقاومة التلوث مقاومة للتآكل المائي والتكلس والارتباط البيولوجي (لتجنب التنظيف المتكرر الذي يؤدي إلى انقطاع البيانات):
مجسات الاستشعار التي تلامس المسطحات المائية: يفضل استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، أو سبائك التيتانيوم (المقاوم للأحماض والقلويات، والمناسب لمياه الصرف الصناعي) أو البلاستيك الهندسي PPS (خفيف الوزن، ومناسب للمياه العذبة/مياه البحر)؛
تصميم ملحق مضاد للبيولوجيا: اختر النماذج ذات "وظيفة التنظيف التلقائي" (مثل التنظيف بالموجات فوق الصوتية، وتنظيف الفرشاة)، وهي مناسبة بشكل خاص للمسطحات المائية المغذية (مثل البحيرات وبرك الأسماك)، لتقليل انخفاض الدقة الناجم عن الطحالب والتعلق الميكروبي.

2.2 دورة استقرار البيانات والمعايرة
الاستقرار على المدى الطويل: إعطاء الأولوية لأجهزة الاستشعار ذات "الانحراف الصغير" (مثل أجهزة استشعار الأكسجين المذاب ذات الانحراف الشهري ≤ 0.05 مجم/لتر) لتجنب المعايرة المتكررة؛
راحة المعايرة: يدعم "المعايرة في الموقع" (لا حاجة إلى التفكيك مرة أخرى إلى المختبر) أو "المعايرة التلقائية" (على سبيل المثال، يمكن لبعض النماذج ضبط دورات المعايرة مسبقًا والمعايرة تلقائيًا باستخدام الحل القياسي)، مما يقلل من صعوبة التشغيل والصيانة (خاصة في السيناريوهات البعيدة حيث تكون تكاليف المعايرة اليدوية عالية).
2.3 إمدادات الطاقة والاتصالات: التكيف مع بيئات النشر
طريقة إمداد الطاقة:
المناطق الخارجية بدون شبكة طاقة: اختر مصدر الطاقة الشمسية + بطارية ليثيوم احتياطية (تحتاج إلى تأكيد طاقة اللوحة الشمسية، مثل 10 وات أو أكثر، مناسبة لتحمل الطقس الممطر، التحمل الموصى به ≥ 7 أيام)؛
في المناطق التي تحتوي على شبكات طاقة: اختر مصدر طاقة AC220V + بطارية ليثيوم احتياطية (لمنع فقدان البيانات الناجم عن انقطاع التيار الكهربائي)؛
طريقة التواصل:
المسافة الطويلة (مثل أحواض الأنهار وتربية الأحياء المائية في الخارج): يتم إعطاء الأولوية لشبكة LoRaWAN (مسافة الإرسال 1-10 كم، استهلاك منخفض للطاقة، لا يتطلب أسلاكًا)؛
المناطق الحضرية الكثيفة (مثل شبكات خطوط الأنابيب البلدية): يمكن اختيار إنترنت الأشياء 4G/5G/NB (مع أداء قوي في الوقت الفعلي وتأكيد تغطية إشارة المشغل)؛
المختبر/نطاق صغير: اختياري RS485/بلوتوث (نقل سلكي/لاسلكي على مسافة قريبة، بتكلفة منخفضة).

3. تكييف السيناريو: مطابقة "بيئة التثبيت" لتقليل حواجز النشر

تختلف ظروف التركيب وخصائص المياه بشكل كبير في السيناريوهات المختلفة، ومن الضروري التأكد من إمكانية تركيب المعدات واستخدامها ومتانتها:
3.1. طريقة التركيب: مناسبة لشكل المسطح المائي
النهر/البحيرة (منطقة المياه المفتوحة): اختر تركيب الطفو (يتطلب تصميمًا مضادًا للانقلاب، مثل المسودة القابلة للتعديل ومستوى مقاومة الرياح والأمواج ≥ 4)؛
شبكة الأنابيب/مخرج الصرف الصحي (خط الأنابيب المغلق): اختر تركيب خط الأنابيب (يتوافق مع قطر الأنبوب، مثل واجهة شفة DN50/DN100، لتجنب تسرب المياه)؛
منطقة المياه الضحلة/الشاطئ (مثل أحواض الأسماك والأراضي الرطبة): اختر نوع دعم الشاطئ/الإدخال (لا حاجة للعوامات، وسهولة التركيب، ومنع الترسيب).
3. 2 مستوى الحماية: مناسب للبيئات القاسية
النشر الخارجي: يجب أن يكون مستوى حماية المكونات الأساسية (المضيف وصندوق الوصلات) ≥ IP66 (مقاوم للمطر والغبار)؛
أجهزة الاستشعار تحت الماء: يجب أن يكون مستوى الحماية ≥ IP68 (غمر طويل الأمد بدون تسرب، بعض الموديلات تدعم عمق 10 أمتار تحت الماء)؛
بيئة ذات درجة حرارة منخفضة/عالية: يجب تأكيد نطاق درجة حرارة العمل، مثل -20 ℃~60 ℃
3.3 القدرة على مقاومة التداخل
السيناريوهات الصناعية (مثل بالقرب من المصانع الكيميائية ومحطات الطاقة): من الضروري اختيار النماذج ذات تصميم "مضاد للتداخل الكهرومغناطيسي (EMC)" لتجنب الإشارات الكهربائية القوية وإشارات التردد اللاسلكي التي تؤثر على نقل البيانات؛
البيئة ذات الملوحة العالية (تربية الأحياء المائية في مياه البحر): من الضروري اختيار غلاف مضيف "مضاد للتآكل بسبب رذاذ الملح" لإطالة عمر خدمة المعدات.

4. العمليات والبيانات: خفض التكاليف على المدى الطويل وضمان توفر البيانات
إن صعوبة التشغيل والصيانة اللاحقة للمعدات، فضلاً عن كفاءة معالجة البيانات، تؤثر بشكل مباشر على تكاليف الاستخدام على المدى الطويل
4.1.سهولة التشغيل والصيانة
استبدال المواد الاستهلاكية: ينبغي إعطاء الأولوية للنماذج ذات "المواد الاستهلاكية المنخفضة" أو "المواد الاستهلاكية القابلة للاستبدال بسهولة" (مثل أغشية مستشعر الأكسجين المذاب التي يمكن استبدالها في الموقع دون الحاجة إلى استبدال المستشعر بالكامل)؛
تحذير من الخطأ: يدعم "المراقبة عن بعد لحالة الجهاز" (مثل مستوى البطارية، وفشل المستشعر، وانقطاع الاتصال) لتجنب اكتشاف المشكلات فقط أثناء عمليات التفتيش اليدوية (خاصة في السيناريوهات البعيدة)؛
الوزن والحجم: يجب أن تكون نماذج التثبيت الخارجية خفيفة الوزن (مثل الوزن الإجمالي لنوع الطفو ≤ 5 كجم)، وسهلة النقل والتركيب، وتقليل تكاليف العمالة.
4.2. القدرة على إدارة البيانات
تخزين البيانات وتصديرها: يدعم "التخزين المحلي + التخزين السحابي" (التخزين المحلي يمنع انقطاع الشبكة وفقدان البيانات، مثل تخزين بطاقة SD لمدة ≥ 6 أشهر من البيانات؛ دعم السحابة لاستعلام البيانات التاريخية وتحليل الاتجاهات؛
توافق المنصة: يمكن دمجه مع منصات الطرف الثالث، ويدعم واجهات API، وبروتوكول MQTT (لتجنب صوامع البيانات، وعدم الحاجة إلى التطوير والتكامل الإضافي)؛
وظيفة التنبيه: يدعم "التنبيهات متعددة الأبعاد" (مثل تجاوز المعلمات، وفشل المعدات)، ويمكن تحديد طرق التنبيه من الرسائل القصيرة، ودفع التطبيق، والنوافذ المنبثقة للمنصة.

ملخص: اختر المنطق
أولاً، توضيح المتطلبات الأساسية لـ "معايير المراقبة والدقة والسيناريوهات"؛
إعادة مطابقة "مادة الاستشعار، اتصال مصدر الطاقة، التكيف مع الأداء؛
وأخيرا، قم بتقييم صعوبة التشغيل والصيانة وإدارة البيانات والتكاليف طويلة الأجل.
من خلال الفحص أعلاه، يمكن التأكد من أن جهاز مراقبة جودة المياه متعدد المعلمات المحدد "دقيق، ومستقر، وسهل الاستخدام، واقتصادي"، ويلبي حقًا احتياجات المراقبة الفعلية.